Иако сам ЦАН протокол има снажну способност откривања и исправљања грешака, у индустријској контролној локацији, утичница није чврста, медиј за пренос је оштећен или је управљачки програм магистрале оштећен, итд. ће уништити поуздану комуникацију ЦАН-а. У апликацијском систему који захтева високу поузданост, ове грешке, ако се не открију аутоматски и не предузму одговарајуће мере за превазилажење, довешће до тога да систем делимично или чак потпуно изгуби способност комуникације. Ефикасан начин за решавање овог проблема је коришћење редундантне контроле комуникације. Ово осигурава да главне функције комуникационог система раде нормално, чиме се побољшава поузданост система.
1 Системске хардверске компоненте
МБ90Ф543 је 16-битни микроконтролер са два ЦАН контролера компаније Фујитсу. Систем користи два сета магистрала (ЦАН0, ЦАН1), од којих сваки садржи независне каблове магистрале, драјвере магистрале и контролере магистрале, који могу да реализују потпуну редундантност физичког медија, физичког слоја, слоја везе података и слоја апликације. Два скупа магистрала раде у режиму вруће резервне копије: један ЦАН контролер служи као подразумевани ЦАН након што се систем укључи (који се може назвати главни ЦАН); други служи као системски резервни ЦАН (који се назива славе ЦАН) и служи као редунданса за главни ЦАН. Када систем ради нормално, главна ЦАН магистрала (ЦАН0) се пушта у рад. Када главна ЦАН магистрала поквари, подређена ЦАН магистрала (ЦАН1) прелази у рад. Ако{15}}упљење открије квар на главној ЦАН магистрали, подређена ЦАН магистрала се аутоматски ставља у рад. На овај начин, када један сет магистрала поквари, други сет магистрала ће аутоматски наставити да ради како би обезбедио нормалан рад комуникационе функције целог система, чиме се у великој мери побољшава поузданост система и остварује свеобухватан дизајн редундансе ЦАН магистрале. Поред тога, у складу са потребама софтвера се такође може подесити да користи редундантни или не{17}}редундантни режим. За нередундантни режим користи се само главна ЦАН магистрала.
Блок дијаграм архитектуре система
РТ је одговарајући отпорник за завршетак магистрале, који се користи за сузбијање сметњи емитовања сигнала, РТ=100Ω или 120Ω. Мрежа користи оклопљени кабл упредене парице као комуникациони медиј.
ЦАН контролер интегрише функције физичког слоја и слоја везе података ЦАН протокола и може да заврши процес уоквиривања комуникације података, укључујући додавање битова, кодирање блокова података, контролни збир ЦРЦ-а и дискриминацију приоритета.
ЦАН контролер има следеће главне карактеристике:
◇ У складу са ЦАН2.0А и ЦАН2.0Б протоколима.
◇ Подржава слање и пријем оквира података и удаљених оквира.
◇ 16 бафера за слање/примање порука, који подржавају 11-битне или 29-битне идентификаторе и више{5}}структуру бафера порука на више нивоа; ◇ Подржава пуно-поређење битова, поређење пуног бита и поређење пуног бита.
◇ Подржава три методе избора идентификације прихватања: потпуно-поређење битова, потпуно-маскирање битова и прихватање маскирања бита; ◇ Два регистра за идентификацију прихвата.
◇ Два регистра за идентификацију прихватања подржавају стандардни оквир или проширени формат оквира.
◇ Брзина преноса се може програмирати од 10Кбпс до 1Мбпс.
Драјвер магистрале усваја ПЦА82Ц250 као интерфејс између ЦАН контролера и физичке магистрале како би побољшао диференцијалну способност преноса и пријема магистрале.
2 Дизајн системског софтвера
2.1 Реализација дуал ЦАН редундантне контролне функције
У двоструком ЦАН редундантном систему, у поређењу са хардверском структуром, дизајн софтвера је релативно сложенији. Општи комуникациони програм ЦАН магистрале мора да садржи три основна дела: ЦАН иницијализациони програм, ЦАН преносни програм и ЦАН пријемни програм. У овом редундантном дизајну системског софтвера, горња три дела се користе као три најосновнија модула за позивање других софтверских модула система.
МБ90Ф543 може да обради 256 врста извора прекида, а постоје четири хардверска прекида везана за ЦАН контролер: ЦАН0 РКС (ЦАН0 прима потпуни прекид), ЦАН0 ТКС /НС (ЦАН0 слање комплетног прекида/прекид промене стања чвора), ЦАН1 РКС (ЦАН1 прима потпуни прекид слања), ЦАН1 ТКС /НС прекид слања довршава (ЦАН1 ТКС /НС). ЦАН1 ТКС /НС (ЦАН1 пренос завршен/прекид промене статуса чвора). У овом дизајну софтвера користе се слање упита и пријем прекида. Потпрограм прекида промене стања чвора се користи за обраду промене стања чвора. То је зато што ЦАН2.0 протокол наводи да је чвор у једном од следећа три стања: грешка-активирано стање, грешка-игнорисано стање и искључено- стање магистрале. У серији МБ90500 постоји и додатно стање упозорења, које указује да је вредност бројача грешака преноса/пријема премашила 96, а промена стања чвора ће изазвати одговарајући прекид.
Пошто систем ради са двоструком ЦАН редунданцијом у врућем стању приправности, оба ЦАН контролера морају бити у стању вруће приправности. Оба ЦАН контролера свих чворова у систему су иницијализована да буду спремна да примају поруке у било ком тренутку, али један и само један ЦАН контролер шаље поруке. Другим речима, у једном тренутку, један и само један од ЦАН канала је активан, док други слуша (у нормалном раду) или је у стању грешке (у случају квара).
Кључ сложености софтверског дизајна двоструког ЦАН редундантног контролног система у поређењу са једним ЦАН контролним системом лежи у откривању грешака ЦАН система и аутоматском пребацивању ЦАН система. Због употребе два комплета потпуно независних преносних медија, драјвера магистрале и контролера магистрале, тако да се могу открити независно од кварова на сопственим каналима, као што су ЦАНХ и ЦАНЛ кратки-спој, ЦАНХ или ЦАНЛ прекид, ЦАНХ и кратки -спој, ЦАНЛ}}}}} и квар на струјној сабирници, тако да кратак спој{3 У стварном отклањању грешака, утврђено је да ако је ЦАНХ, ЦАНЛ искључен или постоји само један предајник на магистрали, то ће узроковати повећање бројача грешака у преносу/пријему на 128, што доводи чвор у стање занемарене грешке; и кратак-спој између ЦАНХ и ЦАНЛ-а, кратак-спој између ЦАНХ-а и уземљења или кратак-спој између ЦАНЛ-а и извора напајања ће узроковати повећање бројача грешака у преносу/пријему на 256, што доводи чвор у стање искључено са магистрале. Стога, позивањем модула редундансе ЦАН у потпрограму за прекид стања чвора, можемо постићи горњу сврху аутоматског откривања квара и аутоматског пребацивања ЦАН система. Потпрограм за прекид стања ЦАН0 чвора је следећи:
__интеррупт воид НодеСтатеТрансмитИнт0 (воид)
{
иф (ЦСР0_НТ) /* промена стања чвора */
{
ЦСР0_НТ=0; /*Ресетовање ознаке прекида */
иф ( (ЦСР0_НС==2 ) (ЦСР0_НС==3 ) ) /* изазван прекид или кратак спој */
{
НоВаитФлг=1; /* међусобно искључива застава */
Бус0Еррор( ) ; /* Бус0Еррор() зауставља ЦАН0 и покреће редундантну ЦАН1 потпрограм */ { НоВаитФлг=1; /* мутек застава */
}
}
ИЦР00 =3; /* промени приоритет прекида у приоритет прекида Тимер0 */ }
ИЦР03 =2; /* Промените приоритет прекида да бисте одредили приоритет прекида тајмера 0 */ }
}
Поред тога, у процесу комуникације ЦАН магистрале, када се заврши пренос података одређеног бафера информација, одговарајући бит у регистру завршетка преноса биће постављен на 1. У процесу упита о преносу, процењивањем овог регистра, можете знати да ли је пренос завршен или не. Међутим, ако слање не буде успешно, систем ће све време чекати и узроковати пад система. Стога, софтвер овде мора подесити период чекања, након којег ће ЦАН редундантни систем бити позван да заустави главни ЦАН канал и омогући подређени ЦАН канал.
Дизајн софтвера такође треба да обрати пажњу на проблем како да се врати оригинални комуникациони задатак након што је резервно ЦАН пребацивање завршено. Решење је припремити листу заставица задатака, стандби ЦАН пребацивање, прочитати табелу да бисте добили оригинални задатак система, да бисте постигли оригинални комуникациони задатак поузданог пребацивања.
2.2 Реализација функције управљања магистралом
У софтверском дизајну овог система, поред програма за комуникацију у реалном времену-за пренос и пријем података, укључује и програм за управљање комуникацијама за управљање сваким чвором. Сви чворови су подељени на главне и славе чворове. Разлика између њих је у томе што главни чвор има функцију управљања магистралом, што му омогућава да врши онлајн статистику чворова, препозна ванмрежне чворове и предузима мере да се с њима носи; док славе чвор нема ову функцију. Постоји само један главни чвор, док је више подређених чворова дозвољено. Програм функције управљања магистралом за главни чвор позива се с времена на време, да би се утврдило да ли су сви чворови на мрежи: ако су сви чворови онлајн, магистрала се сматра нормалном; у супротном, идентификујте офлајн чворове и поступајте с тим у складу са тим. Идеја дизајна је да системски главни чвор шаље удаљени оквир свим подређеним чворовима на магистрали у редовним интервалима, а сваки подређени чвор га прима, ставља сопствени број чвора у оквир података и шаље га главном чвору, а главни чвор одређује да ли постоји квар чвора ван мреже према броју чвора који прима. У овом систему, број чвора (адреса модула) се поставља преко ДИП прекидача на модулу.
У процесу отклањања грешака у софтверу, иако је хардверска структура сваког чвора иста, због разлика у ожичењу плоча и дисперзији компоненти, често се дешава да сви славе чворови не могу да приме информације које шаље главни чвор, или главни чвор не прима све информације које шаљу подређени чворови, односно, постоји проблем губитка оквира. Овај проблем је решен софтверским кашњењем и оптимизацијом програма за прекид пријема.
3 Развојно окружење и апликација треба да обрате пажњу на неколико питања
Софтуне В3 софтверски радни сто је интегрисано окружење за развој софтвера за развој програма микроконтролера серије Фујитсу ФФМЦ-8Л, ФФМЦ-16Л/ЛКС и ФР, укључујући управљање развојем, отклањање грешака у емулатору, софт симулацију и интегрисано развојно окружење. Његов развојни алат укључује Софтуне Воркбенцх, Ц компајлер, Ассемблер, Линкер, Ц Цхецкер, Ц Анализер. Софтуне В3 подржава и Ц и асемблерске језике.
Током стварне употребе МБ90Ф543, треба напоменути следеће проблеме.
① Подешавање Регистра за одабир ознаке прихватања (АМСР). Сваки бафер порука може да изабере један метод означавања прихватања: потпуно поређење битова, пуну битну маску или прихватање маске бита. Пуно-поређење битова значи да ИД информација примљених од чвора треба да буде потпуно исти као ИД који је поставио бафер информација да би информација прошла идентификатор прихватања; потпуно-маскирање битова не мора да упоређује ИД информације, што се може тумачити као безусловно преношење идентификатора прихватања; бит-прихватање маскирања може специфицирати ИД битове који ће се поредити и ИД битове који ће бити маскирани, тј. делимично упоређивање прихватања. У пракси се најчешће користи овај метод идентификатора прихватања, па су у ЦАН контролеру МБ90Ф543 чипа постављене две такве методе. поставка АМСР-а пружа велику флексибилност програмеру да обради информације бафера.
② Подешавање Регистра за означавање прихватања (АМР). Након што се АМСР подеси на бит-маскирани метод прихватања, АМР мора да се подеси да подеси који битови ИД-а ће се поредити, а који битови маскирани. АМР има укупно четири бајта и подржава 29-битне ИД знакове. Међутим, вреди напоменути да се за 29-битни ИД карактер користи АМ28~АМ0; док се за 11-битни ИД карактер користи АМ28~АМ18. стога, корисник мора бити опрезан када поставља АМР, иначе ће то довести до грешке пријема. Аутор је овде патио.
③ Једна од карактеристика Фујитсу-овог ЦАН контролера је да подржава употребу више{0}}бафера порука на више нивоа. У случају да се пријем дешава често или се прими више различитих оквира ИД информација, могуће је да ЦПУ нема довољно времена да обради примљене информације, па се више бафера информација може формирати у више-бафер информација на више нивоа како би се осигурало да се информације могу обрадити на благовремен и ефикасан начин. На овај начин се информације веће од 8 бајтова могу послати у 1 фрејму. Још једна предност овог аранжмана је та што ЦПУ може прочитати информације из одређеног бафера информација без бриге о томе да ће се информације бафера одмах преписати и изгубити.
4 Закључак
У процесу развоја ЦАН протокола апликационог слоја, позајмљени су неки механизми ДевицеНет спецификације, као што је подршка вишеструким облицима преноса података (селективни пролаз, анкетирање, промена стања, итд.); међутим, због ограничења многих фактора као што је циклус развоја, дијагностичка функција уређаја као и интероперабилност са сличним производима треба да се побољша и прошири. Дуал ЦАН редундантни комуникациони систем ради стабилно у експерименталној фази, пренос података је поуздан, редундантно пребацивање је изводљиво, а поузданост управљања магистралом је добра; може се применити на систем управљања локомотивом или другим индустријским контролним местима која захтевају високу поузданост.